FR3143241A1 - Procédé de compensation de retard dans un réseau de transmission de données basé sur le protocole TDMA - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé de compensation de retard dans un réseau de transmission bidirectionnel de données basé sur le protocole TDMA, entre un dispositif maître (M1) et au moins un dispositif esclave (E1), ledit retard étant dû à des moyens électroniques de transmission de données internes aux dispositifs maître et esclave.
Le procédé comprenant les étapes itératives suivantes:
- la synchronisation du dispositif esclave sur le dispositif maître par synchronisation sur un signal de synchronisation (S) émis par le dispositif maître ;
- la mesure du retard interne introduit par des moyens électroniques de transmission de données pour chaque dispositif maître et; et
- la compensation du retard interne mesuré.
Figure pour l’abrégé : Fig 4b
Description
La présente invention concerne les réseaux de transmission de données, et se rapporte plus particulièrement à la synchronisation temporelle des échanges de telles données selon le protocole à accès multiple par répartition dans le temps.
Actuellement, les systèmes aéronautiques et avioniques emploient un très grand nombre de capteurs pour différents usages. Ces capteurs peuvent être regroupés en trois grandes catégories d’application :
- régulation : ce sont les capteurs les plus critiques car les données mesurées par ces capteurs sont utilisées pour réguler les systèmes mécaniques et hydrauliques d’un équipement aéronautique en vol. Elles servent à asservir le système ;
- surveillance : les données obtenues par ces capteurs servent à surveiller le comportement ainsi que l’état de santé d’un système ou d’une structure d’un aéronef en vol ;
- instrumentation : les données mesurées par ces capteurs servent à des bancs d’essai au sol et en vol afin de valider et d’effectuer la maintenance d’équipements aéronautiques. Les bancs sont complexes car ils emploient un très grand nombre de capteurs.
Ainsi chaque capteur utilisé dans un aéronef est indépendamment relié par un câble vers un calculateur assurant le traitement de ses données. On parle alors de topologie point par point. Le câblage associé à chacun des capteurs devient alors particulièrement imposant, ce qui pose des problèmes de masse et d’encombrement. De ce fait, l’ajout de nouveaux capteurs est contraignant.
Il existe des configurations permettant à plusieurs capteurs de communiquer avec un seul calculateur via un même câble, comme par exemple l’AFDX (Avionics Full-Duplex Switched Ethernet en anglais).
A titre d’exemple, tel qu’illustré à la , on distingue deux types de dispositifs mis en œuvre pour assurer la communication des capteurs avec le calculateur, à savoir un dispositif M1 configuré comme étant « maître » et des dispositifs configurés « esclaves » E1, E2, …, EN. On définit un dispositif maître ou esclave comme étant un ensemble de composants électroniques assurant l’interfaçage entre les capteurs et le calculateur et assurant conjointement la communication entre les capteurs et le calculateur. Les dispositifs « esclaves » ont la capacité de s’interfacer avec de multiples capteurs avec des applications différentes, et reçoivent les données mesurées par ceux-ci. Le dispositif « maitre » M1, qui est relié à un calculateur aéronautique, déclenche la réception des données auprès de chacun des dispositifs « esclaves » afin de transmettre l’ensemble des données recueillies au calculateur aéronautique. Ainsi, le dispositif « maître » gère la communication sur le réseau de capteurs.
Ainsi, le dispositif maître M1 transmet une consigne TR3 sous forme d’une séquence de de données à chaque nœud « esclave » E1, E2, …, EN.
Dans le cadre d’une communication bidirectionnelle, chaque dispositif « esclave » E1, E2, …, EN dispose de moyens électroniques programmables configurés pour transmettre des données TR2 au dispositif « maitre » M1, pour lui indiquer que la tâche a bien été effectuée par exemple.
Le fait qu’une pluralité de dispositifs esclaves E1, E2, …, EN échangent par la même liaison des données avec le dispositif maître M1 impose de multiplexer les données. Un protocole utilisé pour ce type de liaison est un protocole de multiplexage dit temporel, comme par exemple le TDMA - protocole à accès multiple par répartition dans le temps (pour « Temporal Division Multiple Access » en anglais).
Ainsi, comme illustré dans la , les séquences de données TR3, transmises par le dispositif maître M1 vers chaque dispositif esclave E1, E2, …, EN, comportent des trames de données TR1 et TR2. Dans cet exemple, chaque séquence TR3 possède une durée de l’ordre de 1ms.
Le dispositif maître M1 comporte une horloge maître qui cadence l’émission des données dans chacune des séquences TR3. De manière analogue, chaque dispositif esclave X1, X2, …, XN comporte une horloge esclave qui cadence la réception des données dans chacune des séquences TR3.
Chaque trame de données TR1 comprend un signal maître M, comprenant des données relatives au dispositif maître M1 comme des commandes de lecture de capteurs, ou des commandes de supervision et maintenance. Ladite trame TR1 comprend également un signal analogique de synchronisation S.
Chaque trame de données TR2 comporte une pluralité d’intervalles de temps X1, X2, …, XN (time slots en langue anglaise) destinés à la transmission de données de chaque nœud esclave E1, E2, …, EN vers le dispositif maître M1. Dans cet exemple, nous prendrons N=20 dispositifs esclaves.
Chaque dispositif esclave E1, E2, …, EN a alors la possibilité de faire communiquer les données TR2 avec le dispositif maître M1 pendant un intervalle de temps qui lui est alloué et éviter ainsi le risque d’interaction de données avec les autres dispositifs esclaves.
Pour ce faire, il est nécessaire que l’horloge esclave de chaque dispositif esclave E1, E2, …, EN, destinée à cadencer l’émission et la réception de données, soit parfaitement synchronisée avec l’horloge maître du dispositif maître M1.
Autrement dit, l’horloge esclave de chaque dispositif esclave E1, E2, …, EN doit être cadencée sur une même horloge de référence.
Le brevet FR 3 108 817 décrit l’émission d’un signal analogique de synchronisation S dans chaque séquence de données TR1.
Le signal de synchronisation S comprend une portion de de réglage d’amplitude S1, qui se présente sous la forme d’une onde sinusoïdale ayant une amplitude constante pendant un nombre d’impulsions prédéterminés et une portion de synchronisation optimisée S2, qui se présente sous la forme d’une modulation d’amplitude de forme triangulaire de l’onde sinusoïdale. La portion de synchronisation optimisée S2 n’a pas une amplitude constante mais une amplitude variable, ainsi la transition entre la phase croissante et la phase décroissante est détectable de manière rapide et précise, ce qui permet de déterminer un instant de référence TOP très précis. On peut ainsi synchroniser les horloges maître et esclaves et horodater de manière très précise des intervalles de temps de chaque séquence TR3. L’instant de référence TOP permet ainsi de définir le début de la période à laquelle des donnés X1, X2, …, XN sont envoyées respectivement par chacun des dispositifs esclaves E1, E2, …, EN au dispositif maître M1.Or, les circuits d’émission et de réception de chaque dispositif, qu’il soit maître ou esclave, peuvent conduire de par leurs composants électroniques à l’ajout d’un retard de propagation du signal de synchronisation S ou des données TR2.
Ce retard évolue par ailleurs en fonction de la température au niveau du dispositif maître et des dispositifs esclaves, ce qui peut devenir problématique dans un environnement à fortes contraintes thermiques.
Ce retard peut également évoluer en fonction du temps de transmission dû notamment à une longue distance entre le dispositif maître et les dispositifs esclaves.
Pour pallier ces décalages temporels, il est fait usage de techniques de traitement du signal très « poussées ». Bien que très efficaces, ces techniques ajoutent de la complexité au niveau du système communicant, soit au niveau de la puissance de calcul/traitement électronique nécessaire, soit parce qu’elles augmentent la quantité d’informations à transmettre car les données mesurées sont transmises mutuellement entre dispositifs ou sur un canal spécifique. A titre d’exemple, lorsque la ligne de transmission a une longueur de 30 mètres, le retard engendré est de l’ordre de 200 nanosecondes.
Il est par ailleurs possible d’éliminer ce retard par compensation fréquentielle, par exemple en utilisant la technique de compensation connue sous le terme de « Least squares (LS) » ou « Minimum Mean Square Error (MMSE )».
L’enjeu est donc de pallier les problèmes précédemment cités.
Au vu de ce qui précède, l’invention permet à chacun des nœuds maître/esclaves de se synchroniser de manière indépendante.
Pour ce faire, l’invention a pour objet un procédé de compensation de retard dans un réseau de transmission bidirectionnel de données basé sur le protocole TDMA, entre un dispositif maître et au moins un dispositif esclave, ledit retard étant dû à des moyens électroniques de transmission de données internes aux dispositifs maître et esclave, le procédé comprenant les étapes itératives suivantes :
- la synchronisation du dispositif esclave sur le dispositif maître, par synchronisation sur un signal de synchronisation émis par le dispositif maître ;
- la mesure du retard interne introduit par des moyens électroniques de transmission de données pour chaque dispositif maître et esclave ; et
- la compensation du retard interne mesuré.
Ces étapes sont répétées en boucle.
Chaque nœud est ainsi capable d’effectuer une mesure de sa propre électronique par « rebouclage », et ce, sans affecter d’autres nœuds sur le câble électrique. Chaque nœud utilise alors cette mesure pour changer l’instant à laquelle il va émettre sur le câble électrique et centrer sa fenêtre d’écoute du signal en réception.
A ce titre, chaque dispositif mesure de manière autonome le retard engendré par la propagation de signaux au sein de son circuit électronique de transmission, à savoir d’émission et de réception de données.
Autrement dit, il n’est pas nécessaire qu’un dispositif esclave connaisse le retard généré par le dispositif maître.
De même, lorsqu’un dispositif maitre ou esclave est dans un groupe communiquant, il n’est pas indispensable qu’il acquière les valeurs des retards engendrés par d’autres dispositifs.
On libère ainsi de la bande passante et on augmente par conséquent la vitesse d’échange de données entre le dispositif maître et le dispositif esclave. En effet, on n’utilise pas de trame d’apprentissage pour la synchronisation entre les dispositifs, ce qui permet de libérer la bande passante.
Avantageusement, lors de l’étape de synchronisation du dispositif maître sur le dispositif esclave, le dispositif esclave est synchronisé sur un signal de synchronisation analogique émis par le dispositif maître.
En outre, lors de l’étape de synchronisation du dispositif esclave sur le dispositif maître, on extrait des données émises par le dispositif maître un instant de référence définissant le début d’une période d’envoi des données vers chaque dispositif esclave.
Ainsi, lors de l’étape de synchronisation du dispositif esclave sur le dispositif maître, on extrait des données émises par le dispositif maître un intervalle de temps comprenant un signal de synchronisation comprenant une portion de réglage d’amplitude et une portion de synchronisation sous la forme d’une modulation d’amplitude apte à déterminer un instant de référence définissant le début d’une période d’envoi des données vers chaque dispositif esclave.
Selon une caractéristique de l’invention, le retard interne est mesuré en bouclant un signal de bouclage entre la sortie et l’entrée de chaque dispositif maître et esclave et en mesurant la durée de propagation du signal bouclé entre la sortie et l’entrée de chaque dispositif maître et esclave.
Avantageusement, le signal de bouclage est généré par intervalle de temps réguliers.
Les données sont transmises sous forme de séquences de données. Pour chaque séquence de données, la réception est retardée d’une durée sensiblement égale à une première valeur de retard relatif au dispositif maître, et la transmission de données est avancée d’une durée sensiblement égale à une deuxième valeur de retard relatif au dispositif esclave.
L’invention a également pour objet un système de transmission bidirectionnel de données comprenant un dispositif maître et au moins un dispositif esclave, ledit système étant apte à mettre en œuvre une communication bidirectionnelle de données entre le dispositif maître et le dispositif esclave, le dispositif maître et le dispositif esclave comprenant des moyens électroniques de transmission de données selon un protocole à accès multiple par répartition dans le temps, le système de transmission de données comprenant des moyens de synchronisation du dispositif esclave sur le dispositif maître, par synchronisation sur un signal de synchronisation émis par le dispositif maître, des moyens de mesure du retard interne introduit par les moyens électroniques de transmission de données pour chaque dispositif maître et esclave et des moyens de compensation du retard interne mesuré.
Selon une autre caractéristique du système de transmission selon l’invention, les moyens de mesure du retard interne comprennent des moyens de bouclage d’un signal entre la sortie et l’entrée de chaque dispositif maître et esclave et des moyens de mesure de la durée de propagation du signal bouclé entre la sortie et l’entrée de chaque dispositif maître et esclave.
L’invention a également pour objet une turbomachine comprenant au moins un système tel que défini ci-dessus.
Elle a en outre pour objet un capteur pour application aéronautique, notamment de régulation, surveillance et/ou d’instrumentation comprenant un système tel que défini ci-dessus.
L’invention a encore pour objet un aéronef comprenant une turbomachine telle que définie ci-dessus.
L’invention a également pour objet un aéronef comprenant au moins un système apte à mettre en œuvre une communication bidirectionnelle de données tel quel définie ci-dessus.
D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
[Fig.4a]et
[Fig.4b] illustrent des moyens de mesure d’un retard par bouclage entre les moyens d’émission et d’acquisition de données du dispositif maître et du dispositif esclave, respectivement, selon un mode de réalisation de l’invention ;
[Fig. 5a]et
[Fig.5b] illustrent le principe de la compensation du retard mise en œuvre au moyen du procédé et du dispositif selon l’invention, et illustrent la transmission d’une séquence de données respectivement sans compensation de retard, et avec compensation de retard ;et
Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation de l’invention
Sur la est représenté un système électronique 1 qui comprend le dispositif électronique maître M1 ainsi que le dispositif électronique esclave E1.
Par souci de clarté, les dispositifs esclaves E2, …, EN ne sont pas illustrés dans ladite figure. Il sera alors fait référence à un seul dispositif esclave E1 mais cela n’exclue pas le couplage du dispositif maître M1 avec une pluralité de dispositifs esclaves ayant une architecture électronique similaire au dispositif esclave E1.
Afin de mettre en œuvre une communication bidirectionnelle de données entre le dispositif maître M1 et le dispositif esclave E1 selon le protocole à accès multiple par répartition dans le temps TDMA, le système électronique 1 comporte une ligne de transmission 2 apte à propager un signal électrique analogique.
La ligne de transmission 2 est alors couplée à des moyens d’émission 4 et à des moyens d’acquisition 5 du dispositif maître 1 d’une part, et à des moyens de transmission 6 et de réception 7 du dispositif esclave E1, d’autre part.
Plus particulièrement, les moyens d’émission 4 comportent une chaîne de composants électroniques aptes à transformer un signal numérique en un signal analogique pour ensuite l’émettre au dispositif esclave E1 via la ligne de transmission 2.
Comme décrit précédemment en référence à la , chaque séquence de données TR3 comprend une trame d’en-tête TR1 et une trame de données TR2. La trame TR1 comporte un signal maître M, comportant des données du dispositif maître M1, émis par le dispositif maître M1 pour les dispositifs esclaves E1, E2,…, EN, un signal analogique de synchronisation S, émis par le dispositif maître M1 pour les dispositifs esclaves E1, E2, …, EN. Le signal S permet notamment d’horodater les intervalles de temps des trames de la séquence de données TR3 de manière très précise. Chaque trame TR2 comporte également des intervalles de temps X1-X20 destinés à la transmission de données de chaque dispositif esclave vers le dispositif maître M1.
Le signal analogique de synchronisation S comprend une portion de réglage d’amplitude S1 qui se présente sous la forme d’une onde sinusoïdale ayant une amplitude constante pendant un nombre d’impulsions prédéterminé et une portion de synchronisation optimisée de manière à déterminer un instant de référence TOP selon le brevet FR 3 108 817. L’instant de référence TOP permet de définir le début de la période à laquelle des données X1, X2, … ,XN sont envoyées respectivement par chacun des dispositifs esclaves au dispositif maitre. Cet instant de référence TOP est connu avec une grande précision. De plus, il permet de déterminer précisément la période de temps entre deux instants de référence TOP, qui est de l’ordre de 1 ms, afin d’en déduire la fréquence de l’horloge maître et de corriger éventuellement la fréquence de l’horloge esclave.
A ce titre, les moyens de réception 7 comprennent une chaîne de composants électroniques destinés à filtrer le signal analogique TR3 reçu par les moyens d’émission 4 et à le transformer en un signal numérique à traiter.
Quant aux moyens de transmission 6 du dispositif esclave E1, ils ont pour fonction d’émettre un signal analogique vers les moyens d’acquisition 5 aptes à le filtrer puis à le transformer en un signal numérique. Le signal analogique est idéalement émis par les moyens de transmission 6 durant l’intervalle de temps alloué au dispositif esclave E1 et comprend les données TR2 qui sont transmises vers le dispositif maitre.
Toutefois, les composants électroniques des moyens d’émission 4 et d’acquisition 5 du dispositif maître M1 ainsi que ceux des moyens de transmission 6 et de réception 7 du dispositif esclave E1 sont susceptibles d'ajouter un retard de propagation du signal de synchronisation S ou des données TR1 et TR2.
Ce retard évolue par ailleurs en fonction de la température au niveau du dispositif maître M1 et du dispositif esclave E1 et/ou en fonction du temps de transmission notamment dû à une longue distance de liaison entre le dispositif maître et les dispositifs esclaves.
Ainsi, à un premier point d’observation N1 disposé entre la ligne de transmission 2 et les moyens d’émission 4, le retard de propagation D1 du signal analogique TR1 émis au dispositif esclave E1 est observé.
A un deuxième point d’observation N2 situé entre la ligne de transmission 2 et les moyens de réception 7, le retard reste sensiblement égal à D1 car le retard lié à la propagation du signal à travers la ligne de transmission 2 reste négligeable.
A titre d’exemple, lorsque la ligne de transmission 2 a une longueur de 30 mètres, le retard engendré est de l’ordre de 200 nanosecondes tout au plus.
Il est par ailleurs possible d’éliminer ce retard par compensation fréquentielle MMSE (pour « Minimum Mean Square Error »), par exemple.
Lorsque le signal TR1 est réceptionné par les moyens de réception 7 et transformé en un signal numérique, un retard D2 est ajouté.
De même, la transformation du signal numérique en un signal analogique TR2 apte à être transmis par les moyens de transmission 6, conduit à l’addition d’un retard D3 mesuré à un troisième point d’observation N3.
Enfin, la réception du signal analogique TR2 et sa transformation en un signal numérique par les moyens d'acquisition 5 est susceptible d’allonger le retard d’une durée D4 mesurée à un quatrième point d’observation N4.
Il est donc important de compenser les retards de propagation D1, D2, D3 et D4 lors de la mise en œuvre d’une communication de données entre le dispositif maître M1 et le dispositif esclave E1 selon le protocole TDMA.
Connaître lesdits retards D1, D2, D3 et D4 permet de synchroniser les fenêtres de transmission du signal X1-...XN et d’écoute du signal X1-...XN lors d’un tel échange de données.
A cet effet, la [Fig.4a] illustre le dispositif maître M1 qui comporte en outre des moyens de mesure 8a couplés aux moyens d’émission 4 et aux moyens d’acquisition 5.
De tels moyens de mesure 8a sont aptes à générer un signal analogique de bouclage destiné à se propager exclusivement entre les moyens d’émission 4 et d’acquisition de données 5 et subissant un délai de propagation dû aux moyens électroniques de transmission du dispositif maître.
Pour ce faire, le dispositif maître M1 comporte un premier interrupteur 9a apte à coupler et à découpler les moyens d’émission 4 et les moyens d’acquisition 5.
Le dispositif maître M1 comprend en outre un deuxième interrupteur 10a apte à coupler et à découpler les moyens d’émission 4 et la ligne de transmission 2.
Un troisième interrupteur 11a est également disposé entre les moyens d’acquisition 5 et la ligne de transmission 2 de manière à coupler et à découpler les moyens de réception 5 et la ligne de transmission 2.
Ainsi, les moyens de mesure 8a peuvent fermer le premier interrupteur 9a et ouvrir les interrupteurs 10a et 1a1 pour faire circuler le signal de bouclage uniquement entre les moyens d’émission 4 et d’acquisition de données 5.
Le délai de propagation du signal de bouclage correspond donc à une première valeur de retard T1 sensiblement égale à la somme des retards D1 et D4.
Quant au dispositif esclave E1, en référence à la [Fig.4b], celui-ci comporte également une architecture électronique similaire à celle du dispositif maître M1 et comporte, de même, des moyens de mesure 8b couplés aux moyens de transmission 6 et aux moyens de réception 7, ainsi que des interrupteurs 9b, 10b, et 11b, de sorte à générer un signal de bouclage destiné à se propager exclusivement entre les moyens de réception 7 et les moyens de transmission 6 et subissant un délai de propagation dû aux moyens électroniques de transmission du dispositif esclave.
Une deuxième valeur de retard T2 est ainsi mesurée et correspond sensiblement à la somme des retards D2 et D3.
Autrement dit, chaque dispositif M1, E1 mesure de manière autonome le retard engendré par la propagation de données au sein de son circuit de transmission et de son circuit de réception de données.
Comme précédemment indiqué, un retard est introduit à chaque point de vue. Les retards sont donc cumulés et additionnés à chaque point, ce qui provoque un décalage qui devient conséquent, surtout au point de vue N4. La fenêtre d’écoute du dispositif maitre M1 du signal X1, X2, …, XN doit ainsi être centrée sur les données afin d’éviter ces décalages. On peut ainsi anticiper le retard de l’électronique, via le circuit développé et précédemment décrit, et adapter l’émission des données car le retard induit, notamment par l’électronique, est connu.
Il est à noter que les valeurs de retard T1 et T2 sont mesurées périodiquement afin de les mettre à jour en fonction de l’évolution de la température au niveau du dispositif maître M1 et du dispositif esclave E1. On entend par périodique, le fait que les dispositifs maître et esclaves sont disponibles (c’est-à-dire qu’ils ne sont pas monopolisés par un envoi de données à ce moment précis). Cette mesure s’effectue une fois par cycle, chaque cycle ayant de préférence une durée de 1 ms.
Les signaux de bouclage sont donc générés pendant l’intervalle de garde entre deux séquences de données TR3 successives. On entend, par intervalle de garde, un intervalle dans lequel les dispositifs maître ou esclave sont libres, c’est-à-dire qu’ils ne sont ni en émission ni en réception.
On se réfère aux figures 5a et 5b qui représentent le système électronique 1 dans lequel les retards T1 et T2 ont été mesurés avant l’émission d’une séquence de données TR3, respectivement avant la compensation et après la compensation.
Sur ces figures, les points d’observation N1 et N6 sont des points d’observation du dispositif maître M1, les points d’observation N2 et N5 sont des points d’observation de la ligne de transmission 2 et les points d’observation N3 et N4 sont des points d’observation du dispositif esclave.
De même, sur ces figures :
- Le délai D1 représente le retard de la chaîne d’émission (Tx) du dispositif maître :
- Le délai D2 représente le retard de la chaîne de réception (Rx) du dispositif esclave :
- Le délai D3 représente le retard de la chaîne d’émission réception (Tx) du dispositif esclave :
- Le délai D4 représente le retard de la chaîne de réception (Rx) du dispositif maître :
On notera par ailleurs que le retard de canal Dc représente le temps de propagation entre le dispositif maître et le dispositif esclave, qui est plus petit que le délai dû à l’électronique compensé au moyen du procédé de compensation de retard selon l’invention, et qui sera compensé par la compensation du canal.
Ainsi, le retard dû à la chaine d’émission (Tx) du dispositif maître et la chaîne réception (Rx) du dispositif esclave est : D1 + D2.
Le retard dû à la chaine d’émission (Tx) du dispositif esclave et la chaîne de réception (Rx) du dispositif est : D3+D4.
En référence à la [Fig. 5a], en l’absence de compensation, le bilan des retards aux nœuds d’observation N1 à N6 s’écrit :
N1=0
N2=D1
N3=D1+D2
N4=D1+D2
N5= D1+D2+D3
N6= (D1+D4) + (D2+D3).
Pour le récepteur du dispositif esclave (nœud N3), le retard s’applique aussi bien à l’impulsion de synchronisation TOP qu’aux données de sorte que la fenêtre temporelle est alignée sur le créneau alloué, sans décalage temporel.
Ainsi, le problème de synchronisation se pose en particulier dans le sens du retour, c’est-à-dire lors de la transmission de signaux des nœuds vers le dispositif maître.
Ainsi, en référence à la [Fig.5b], le retard issu du dispositif esclave E1 est compensé par un déplacement de la fenêtre d’écoute temporelle du dispositif esclave E1.
Quant aux moyens d’acquisition 5 du dispositif maître M1, ils sont aptes à débuter la réception des données TR2 en fonction de la première valeur de retard T1.
A cet effet, les moyens d’acquisition 5 sont configurés pour retarder l’activation de la fenêtre d’écoute temporelle du dispositif maître M1 d’une durée sensiblement égale à la première valeur de retard T1 mesurée.
Ainsi, au quatrième point d’observation N4, le récepteur du nœud esclave envoie son signal par anticipation. Le bilan des retards est ainsi de D1 +D2 – (D2 + D3) soit D1- D3.
De même, le délai de l’émetteur au dispositif N5 est compensé par anticipation. Au nœud N5, le bilan des retards est de D1-D3+D3, soit D1.A noter que ce retard est compensé par une autre méthode (MMSE par exemple).
Au nœud N6, le bilan des retards, dû à la compensation s’écrit D1 + D4, ce dernier délai étant compensé par le dispositif maitre en retardant sa fenêtre d’écoute avec son délai propre mesuré.
On se réfère désormais à la qui illustre un logigramme d’un procédé de compensation de retard mis en œuvre lors de la communication bidirectionnelle de données entre le dispositif maître M1 et le dispositif esclave E1 mis en œuvre par le système électronique 1 selon l’invention. On notera que les étapes du procédé sont mises en œuvre de manière itératives et sont rebouclées en permanence.
Le procédé débute par une étape 100, au cours de laquelle les moyens d’émission 4 émettent une séquence de données TR3 vers le dispositif esclave E1.
Comme il s’agit d’une communication de données selon le protocole TDMA, la séquence de données TR3 comporte des trames de données TR1 et TR2. Lors de cette première étape 100, le TOP de référence est extrait du signal de synchronisation S, plus particulièrement de la portion de synchronisation optimisée S2, émis par le dispositif maître.
A l’étape 200, le retard interne introduit par l’électronique de chaque dispositif maitre et esclave est mesuré en utilisant le système de rebouclage interne décrit précédemment.
Les moyens de transmission 7 de l’esclave avancent la transmission de données TR2 d’une durée égale à la deuxième valeur de retard T2. Lors d’une transmission des dispositifs esclaves vers le dispositif maître, les dispositifs esclaves doivent compenser leur temps de retard. Chaque dispositif esclave va émettre plus tôt dans son slot Xn et avance sa fenêtre de transmission de T2.
Enfin, à l’étape 300, les moyens d’acquisition 5 reçoivent les données TR2 et retardent leur fenêtre d’écoute temporelle d’une durée égale à la première valeur de retard T1 connue, comme décrit précédemment en référence à la [Fig. 5a], 5b.
Lors que le délai de l’électronique interne est connu, le système utilise le délai mesuré pour compenser les retards en deux temps:
- Envoi (transmission) des signaux vers le dispositif maître par anticipation ;
- Retard de la fenêtre d’écoute du signal en réception coté dispositif maître
Ainsi, lors de l’étape 300, les retards sont compensés en utilisant les mesures obtenues dans l’étape 200.
Ainsi, à chaque émission d’une séquence TR3, les retards de propagation T1 et T2 sont compensés.
Bien évidemment, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation et de mise en œuvre décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple.
En particulier, le protocole TDMA peut être combiné avec le procédé de codage de signaux numériques par répartition en fréquences orthogonales sous forme de multiples sous-porteuses OFDM (pour « Orthogonal Frequency Division Multiplex » selon le vocable anglo-saxon).
Ces techniques ainsi fusionnées permettent d’optimiser la capacité d’utilisation du spectre. La bande passante totale est alors partagée en plusieurs sous-bandes pour un nombre défini de dispositifs esclaves.
En variante, il est possible d’effectuer une modulation mono porteuse par changement de phase PSK (« Phase-Shift Keying »).
Claims (10)
- Procédé de compensation de retard dans un réseau de transmission bidirectionnel de données basé sur le protocole TDMA, entre un dispositif maître (M1) et au moins un dispositif esclave (E1), ledit retard étant dû à des moyens électroniques de transmission de données internes aux dispositifs maître et esclave, le procédé comprenant les étapes itératives suivantes :
- la synchronisation du dispositif esclave sur le dispositif maître, par synchronisation sur un signal de synchronisation (S) émis par le dispositif maître;
- la mesure du retard interne introduit par des moyens électroniques de transmission de données pour chaque dispositif maître et esclave ; et
- la compensation du retard interne mesuré. - Procédé de compensation selon la revendication 1, dans lequel, lors de l’étape de synchronisation du dispositif esclave sur le dispositif maître, on extrait des données émises par le dispositif maître un intervalle de temps comprenant un signal de synchronisation (S) comprenant une portion de réglage d’amplitude (S1) et une portion de synchronisation (S2) sous la forme d’une modulation d’amplitude apte à déterminer un instant de référence (TOP) définissant le début d’une période d’envoi des données vers chaque dispositif esclave.
- Procédé de compensation selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel le retard interne est mesuré en bouclant un signal de bouclage entre la sortie et l’entrée de chaque dispositif maître et esclave et en mesurant la durée de propagation du signal bouclé entre la sortie et l’entrée de chaque dispositif maître et esclave.
- Procédé de compensation selon la revendication 3, dans lequel le signal de bouclage est généré par intervalles de temps réguliers.
- Procédé de compensation selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les données sont transmises sous forme de séquences de données (TR3), et dans lequel, pour chaque séquence de données (TR3), la réception des données (300) est retardée d’une durée sensiblement égale à une première valeur de retard (T1) relatif au dispositif maître, et la transmission (200) des données (TR2) est avancée d’une durée sensiblement égale à une deuxième valeur de retard (T2) relatif au dispositif esclave.
- Système (1) de transmission bidirectionnel de données comprenant
- un dispositif maître (M1) et
- au moins un dispositif esclave (E1),
ledit système étant apte à mettre en œuvre une communication bidirectionnelle de données entre le dispositif maître (M1) et le dispositif esclave (E1), le dispositif maître (M1) et le dispositif esclave (E1) comprenant des moyens électroniques de transmission de données selon un protocole à accès multiple par répartition dans le temps, le système de transmission de données comprenant des moyens de synchronisation du dispositif esclave sur le dispositif maître par synchronisation sur un signal de synchronisation (S) émis par le dispositif maître, des moyens de mesure du retard interne introduit par les moyens électroniques de transmission de données pour chaque dispositif maître et esclave et des moyens de compensation du retard interne mesuré. - Système selon la revendication 6, dans lequel les moyens de mesure du retard interne comprennent des moyens de bouclage d’un signal entre la sortie et l’entrée de chaque dispositif maître et esclave et des moyens de mesure de la durée de propagation du signal bouclé entre la sortie et l’entrée de chaque dispositif maître et esclave.
- Turbomachine comprenant au moins un système (1) selon l’une des revendications 6 et 7.
- Capteur pour application aéronautique, notamment de régulation, surveillance et/ou d’instrumentation comprenant un système (1) de transmission bidirectionnel de données selon l’une des revendications 6 et 7.
- Aéronef comprenant un système (1) de transmission bidirectionnel de données selon l’une des revendications 6 et 7.
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| FR2213130A FR3143241B1 (fr) | 2022-12-09 | 2022-12-09 | Procédé de compensation de retard dans un réseau de transmission de données basé sur le protocole TDMA |
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Applications Claiming Priority (2)
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| FR2213130A FR3143241B1 (fr) | 2022-12-09 | 2022-12-09 | Procédé de compensation de retard dans un réseau de transmission de données basé sur le protocole TDMA |
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2022
- 2022-12-09 FR FR2213130A patent/FR3143241B1/fr active Active
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2023
- 2023-12-01 WO PCT/FR2023/051897 patent/WO2024121492A1/fr unknown
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